در این پایان نامه، فرایند تولید هماهنگ دوم (به عنوان یکی از مهمترین فرآیندهای تبدیل طول موج) در تشدیدگرهای موجبری به صورت نظری مطالعه شده است. تشدیدگرهای موجبری با قرار دادن دو آینه، یکی در جلو و دیگری در عقب موجبر ساخته می شوند. تشدیدگرهای موجبری متقارن که دارای آینه های جلو و عقب یکسانی هستند، بهره کمتری نسبت به تشدیدگرهای موجبری تطبیق یافته (ضریب انعکاس آینه ی عقب بر اساس ضریب آینه ی جلو و اتلاف محیط تنظیم می شود) دارند. به عنوان مثال نشان داده شده است که تشدیدگر تطبیق یافته به طول ?/? سانتی متر دارای بهره تولید هماهنگ دومی به بزرگی ????? درصد بر وات می باشد که سه برابر بزرگتر از مورد مشابه در تشدیدگر متقارن است. همچنین چگونگی انتشار مدهای نوری و تغییرات ضریب شکست در موجبرهای کانال گونه تیتانیوم لیتیوم نیوبات مورد بررسی نظری قرار گرفته است.

در این پایان نامه، ابتدا تغییرات ضریب شکست در اثر نفوذ تیتانیوم به بلور لیتیم نیوبات و همچنین توزیع میدان در موجبر کانال گونه تیتانیوم لیتیم نیوبات بررسی شده است. در ادامه، تقویت پارامتری نوری بر پایه فرایند تولید بسامد تفاضل مورد بررسی قرار گرفته است. در فرایند تولید بسامد تفاضل، موج سیگنال در طول موج (?_s) با موج پمپ در طول موج (?_p) در یک محیط غیرخطی ترکیب می شود و موج دیگری به نام موج سرگردان در طول موج (?_i) را تولید می کند. طبق اصل پایستگی انرژی، در فرایند تولید بسامد تفاضل، برای تولید هر فوتون با بسامد (w_i)، فوتونی با بسامد ورودی بزرگتر (w_p) نابود و فوتونی در بسامد ورودی کوچکتر (w_s) خلق می شود. بنابراین در طی این فرایند، موج سیگنال تقویت می شود. موجبر مورد بررسی در این پایان نامه برای موج پمپ (طول موج کوتاهتر) چند مد است. برانگیختن یک مد انتخابی خاص برای موج پمپ با استفاده از فرایند تولید بسامد تفاضل کار مشکلی است. برای رفع این مشکل، تقویت پارامتری نوری بر اساس فرایند آبشاری cshg/dfg صورت می گیرد. در فرایند آبشاری cshg/dfg، ابتدا موج پایه در طول موج (?_f??_s) طبق فرایند تولید هماهنگ دوم موجی در طول موج (?_sh??_p) تولید می کند. سپس موج هماهنگ دوم تولیدی به عنوان موج پمپ برای تولید بسامد تفاضل مورد استفاده قرار می گیرد. نشان داده شده است که با توان موج پایه ?.? واتی، تقویتی در حدود ?? دسی بل قابل دسترسی است. واژه های کلیدی: موجبر کانال گونه، تولید بسامد تفاضل، تقویت پارامتری نوری، فرآیند آبشاری cshg/dfg

موجبرهای ساخته شده به روش نفوذ تیتانیوم در بستر لیتیوم نیوبات، مرسوم ترین نوع موجبر و ساختار اصلی وسایل مورد استفاده در اپتیک مجتمع است. تخریب نوری به عنوان پیامد ناخواسته اثر نور شکست، مانع اصلی در کاربرد این نوع موجبر ها در مدارهای مجتمع است. تخریب نوری در موجبرهای برآمده ساخته شده در بستر بلور لیتیوم نیوبات قطبیده ی ‎-x‎برش مشاهده نشده است. وجود موجبری که در دمای اتاق، بدون به کار گیری روش های کاهنده تخریب نوری و تنها به دلیل هندسه خاص اش، در برابر تخریب نوری مقاوم باشد، در اپتیک غیر خطی بسیار مورد توجه است. علت چنین رفتار جالبی تاکنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این پایان نامه نشان داده شده است که میدان بار فضایِ تشکیل شده داخل موجبر به واسطه انتشار نور در آن، در موجبر کانالی بیشتر از موجبر برآمده است. در نتیجه، در موجبر برآمده تغییر ضریب شکست ناشی از میدان بار فضا نمی تواند باعث جابجایی توان نور انتشاری بین مدهای مختلف ( به عنوان دلیل اصلی تخریب نوری ) شود. برای این منظور تعداد مدهای قابل انتشار، نمودار ثابت انتشار بر حسب فرکانس (پاشندگی)، میدان های بار فضای تشکیل شده به واسطه انتشار نور در موجبر، میدان های لازم برای جابجایی مدها و در انتها مقاومت موجبر های کانالی و برآمده در مقابل تخریب نوری مطالعه و با هم مقایسه شده است. در نهایت دلیل عدم وجود تخریب نوری در موجبر برآمده در مقایسه با موجبر کانالی، هندسه منحصر به فرد آن پیشنهاد شده است. کلمات کلیدی: { اپتیک مدارهای مجتمع، اثر نور شکست، بلور لیتیوم نیوبات، تخریب نوری، موجبر}

بررسی نتایج بدست آمده از تولید هماهنگ دوم در موجبرهای غیر خطی راه مناسبی برای بدست آوردن نقص موجود در موجبر است. اگر تابع توری در موجبرهای ساخته شده در بستر بلور لیتیوم نایوبایت قطبیده ی دوره ای مشخص باشد نقص حاصل را می توان تنها به ناهمگنی موجبر نسبت داد. در این مقاله با نشاندن آینه ای که هر دو موج پایه و هماهنگ دوم را از یک انتهای موجبر برمی گرداند ناهمگنی موجبر در آرایش دوبار گذر بدست آمده است. برای این منظورتنها با اندازه گیری توان تولیدی هماهنگ دوم دوبار گذر و بدون نیاز به اندازهگیری فاز هماهنگ دوم تولید شده ناهمگنی موجبر در طول آن بررسی شده است

در این پایان نامه روش جدیدی برای تولید و کنترل باریکه ی پوانکاره به صورت تئوری ارائه شده است. باریکه ی پوانکاره، باریکه ای است که قطبش نور به صورت موضعی بر روی سطح مقطع آن تغییر می کند. لیتیوم نایوبایت یک بلور دوشکستی است. موجبر کانالی به واسطه ی نفوذ تیتانیوم در بستر بلور لیتیوم نایوبایت ساخته می شود. به علت نفوذ تیتانیوم، ضرایب شکست عادی و غیرعادی لیتیوم نایوبایت به صورت متفاوتی از هم تغییر می کنند. بنابراین دوشکستی جدیدی به واسطه ی نفوذ تیتانیوم در بلور القاء می شود. از این رو در یک موجبر کانالی با انتشار ترکیبی از مدهای پایه با قطبش های عمود بر هم، باریکه ی پوانکاره تولید می شود. با این روش باریکه های پوانکاره ی متفاوتی در فواصل انتشاری مختلف از موجبر کانالی تولید می شود.به منظور کنترل باریکه ی پوانکاره در موجبر کانالی، از روش اعمال میدان الکتریکی خارجی، اثر الکترواپتیک، استفاده شده است. با اعمال میدان الکتریکی خارجی به یک موجبر، مدهای مختلف انتشاری در آن به یکدیگر جفت شده، تئوری مدهای جفت شده، و می توانند توان نوری خود را به یکدیگر منتقل کنند. از این رو با اعمال ولتاژ مناسب بر موجبر کانالی در فاصله ی انتشاری مشخصی از آن ترکیب مناسبی از مدهای پایه وجود خواهد داشت. بنابراین می توان با استفاده از اثر الکترواپتیک در یک فاصله ی انتشاری معین از موجبر، باریکه ی پوانکاره را کنترل نمود.

یکی از راه های افزایش ظرفیت انتقال اطلاعات در شبکه مخابرات نوری، همتافتگری چندگانه ی طول موجی (wdm) می باشد. در این روش احتمال ورود طول موج های یکسان با اطلاعات متفاوت به یک کانال خروجی وجود دارد که منجر به مسدودیت کانال خروجی و اختلال در سیستم می شود. با استفاده از فرایند غیرخطی آبشاری تولید بسامد مجموع و تفاضل در موجبر ساخته شده در بستر لیتیوم نایوبیت قطبیده ی دوره ای، می توان با تغییر طول موج ورودی این مساله را برطرف کرد. در این پایان نامه فرایند آبشاری تولید بسامد مجموع و تفاضل، با حل عددی معادلات جفت شده ی آن، به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش تقاضا برای استفاده ی بیشتر از پهنای باند فیبرهای نوری، روش های نوینی جایگزین روش های دوتایی در مدولاسیون اطلاعات شده اند. با استفاده از این روش ها امکان انتقال اطلاعات با ظرفیت بالغ بر 100 گیگا بیت بر ثانیه در هر کانال شبکه wdm به وجود آمده است. محدودیت استفاده از این روش ها نیازمندی به مقدار سیگنال به نوفه بالا برای کاهش نرخ خطای بیتی می باشد. در این پایان نامه همچنین با اندازه گیری مقدار سیگنال به نوفه در قطار تپ تبدیل طول موج یافته ی آیدلر، تبدیل طول موج برای ظرفیت های بالا بررسی شده است.

در این پایان نامه با استفاده از روشی جدید ضریب الکترواپتیک مؤثر موجبر کانالی ti:ppln محاسبه شد. بلور لیتیوم نایوبیت یک بلور فروالکتریک و دوشکستی است که به واسطه نفوذ تیتانیوم در آن، موجبر کانالی ساخته می شود. با استفاده از روش مرسوم اعمال میدان الکتریکی و با توجه به فروالکتریک بودن بلور لیتیوم نایوبیت، ساختار دوره ای از قطبش با دوره تناوب ᴧ در این موجبر ایجاد می شود. به سبب فروالکتریک بودن بلور لیتیوم نایوبیت، با اعمال میدان الکتریکی به موجبر ساخته شده در بستر این بلور شرایط شبه تطابق فاز میان مُدهای هدایت شده tm و te برقرار می شود. بنابراین با استفاده از خاصیت دوشکستی و الکترواپتیکی بلور لیتیوم نایوبیت، مُدهای هدایت شده در موجبر می توانند یه یکدیگر تبدیل شوند. این دستگاه مبدل قطبش نام دارد. با صیقل دادن وجوه ابتدایی و انتهایی مبدل قطبش ساخته شده به منظور کاهش اتلاف ناشی از پراش نور در هنگام ورود به موجبر، یک تشدیدگر ضعیف فابری-پرو با آیینه های ۱۳٪ بازتاب خواهیم داشت. از طرف دیگر صیقل کاری سبب می شود که طول نیم دوره های ابتدایی و انتهایی متفاوت شوند. با ورود مُدهای مجاز به هدایت توسط موجبر یک بار از وجه ابتدایی و بار دیگر از وجه انتهایی تشدیدگر موجبری، به سبب تفاوت طول نیم دوره های تناوب در دو انتهای موجبر ناشی از صیقل کاری، منحنی های توان خروجی متفاوتی ناشی از این دو چینش ثبت خواهد شد. با محاسبه اختلاف فاز به دست آمده از این دو منحنی، مقدار دقیق ضریب الکتروپتیک مؤثر موجبر کانالی ti:ppln به طول 15mm، r_51=29.45±2.6pm/v به دست آمد.